Сочетание высокого отношения прочности к весу, превосходных механических свойств и исключительной коррозионной стойкости делает титановые марки идеальным выбором материала для многих критически важных областей применения.
Поскольку аллотропные свойства титана позволяют добиваться разнообразных изменений в микроструктуре за счет варьирования условий термомеханической обработки, с помощью минимального числа марок титана можно обеспечить широкий спектр свойств и областей применения. Это особенно верно в отношении титановых сплавов с двухфазной кристаллической структурой альфа плюс бета (α+β).
Наиболее широко используемым типовым титаном является альфа-бета-сплав Ti-6Al-4V. Этот титановый сплав хорошо изучен и обладает высокой устойчивостью к отклонениям в технологическом процессе, несмотря на то что его характеристики формовки и деформации при комнатной температуре относительно низкие по сравнению со сталью и алюминием. Поскольку Ti-6Al-4V обладает ограниченной закаливаемостью в зависимости от размера сечения, его чаще всего используют в отожженном состоянии.
Коммерчески чистый титан марок 1, 2, 3 и 4 поставляется в виде прутков и заготовок. Кроме того, в виде прутков и заготовок широко представлены несколько титановых сплавов, в том числе Ti-6Al-4V (марки 5 и 24), Ti-5Al-2,5Sn (марка 6), Ti-0,2Pd (марки 7 и 11), Ti-3Al-8V-6Cr-4Zr-4Mo (также известный как BETA-C), Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo, Ti-8Al-1Mo-1V, Ti-6Al-6V-2Sn, Ti-10V-2Fe-3Al (TIMETAL 10.2.3), Ti-4Al-4Mo-2Sn (IMI 550), Ti-4Al-4Mo-4Sn-0,5Si-0,1C (IMI 551), Ti-15Mo (IMI 205) и TIMETAL 100.
К титановым сплавам, доступным в виде отливок, относятся коммерчески чистые титановые марки 2, 3 и 4, а также Ti-6Al-4V (марки 5 и 24), Ti-0,2Pd (марка 7), Ti-5Al-2,5Sn (марка 6), Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al (TIMETAL 15.3), TIMETAL 1100 и Ti-5,8Al-4Sn-3,5Zr-0,7Nb (IMI 834).
По области применения титановые сплавы можно разделить на три основные группы: коррозионно-стойкие марки, высокопрочные марки и высокотемпературные марки. По структуре титановые сплавы подразделяются на три типа: альфа-сплавы, альфа-бета-сплавы и бета-сплавы или почти бета-сплавы.
Таблица 1. Классификация титановых сплавов
Классификация
Типичные марки / сплавы
Основные характеристики
Типичные области применения
Коммерчески чистый титан
Марки 1–4
Превосходная коррозионная стойкость, хорошая формуемость
Химическая промышленность, судостроение, медицина
Альфа-сплавы
Ti-5Al-2,5Sn
Хорошая свариваемость, хорошие высокотемпературные характеристики
Авиакосмическая отрасль, криогенные условия эксплуатации
Альфа-бета-сплавы
Ti-6Al-4V, Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo
Превосходный баланс прочности, вязкости и коррозионной стойкости
Авиакосмическая, биомедицинская и судостроительная отрасли
Бета- и почти бета-сплавы
Ti-10V-2Fe-3Al, Ti-15Mo, BETA-C
Очень высокая прочность, хорошая закаливаемость, превосходная формуемость
Шасси для авиакосмической отрасли, высокопрочные детали
В данной статье титан классифицируется по коммерчески чистым маркам и структурам сплавов. Сопутствующие руководства из серии «Титан» освещают темы, которые вам понадобятся наряду с этой статьей. В разделе «Свойства титана» подробно описаны прочность, низкая плотность и коррозионная стойкость, которые отличают одну марку от другой. В разделе «Технические характеристики титана» объясняются системы обозначений, используемые для точного определения каждого сорта, а в разделе «Стандарты на титан» излагаются рамки, регулирующие эти обозначения в разных регионах. В совокупности они связывают классификацию сортов с лежащими в ее основе свойствами, обозначениями и стандартами.
Марки титана подразделяются на коммерчески чистый титан и титановые сплавы. По области применения они делятся на коррозионно-стойкие, высокопрочные и высокотемпературные марки, а по структуре — на альфа-, альфа-бета- и бета- или почти бета-сплавы.
Ti-6Al-4V — альфа-бета-сплав — является наиболее широко применяемым сортом титана. Он хорошо изучен, устойчив к отклонениям в процессе изготовления и чаще всего используется в отожженном состоянии.
Коммерчески чистый титан выпускается в марках 1, 2, 3 и 4, которые различаются по уровню прочности и чистоты. Эти марки обычно поставляются в виде прутков и заготовок и ценятся за свою коррозионную стойкость.
К титановым сплавам для литья относятся коммерчески чистые марки 2, 3 и 4, а также Ti-6Al-4V (марки 5 и 24), Ti-0,2Pd (марка 7), Ti-5Al-2,5Sn (марка 6), TIMETAL 15.3, TIMETAL 1100 и IMI 834.
Ti-6Al-4V обладает ограниченной закаливаемостью в зависимости от размера сечения, поэтому его чаще всего поставляют и используют в отожженном состоянии, чтобы обеспечить надежный баланс свойств.